쥐 대뇌 피 질의 혈관 구조에서 염료의 세척 및 세척을 모니터링 하기 위한 펄스 레이저 다이오드 기반 데스크탑 광 음향 단층 촬영

광음향 단층 촬영, 또는 PAT는 작은 동물 두뇌에 있는 동적 변경을 감시하기 위한 광학 및 초음파 화상 진찰을 결합한 화상 진찰 하이브리드 생물 의학 화상 진찰 양식입니다. 이것은 반 초 짧은 이미징 속도를 사용하는 비용 효율적인 휴대용 고속 이미징 시스템입니다. 산딥과의 절차를 시연하는 것은 박사 과정 학생인 Praveen, 연구원인 폴 박사, 연구 조교 인 론니(Rhonnie)가 될 것입니다.

각 음향 반사체의 표면이 스캐닝 영역의 중심을 향해 향하도록 모든 단일 요소 초음파 트랜스듀서를 한 번에 하나씩 각 트랜스듀서 홀더에 장착하여 시작합니다. 연결 케이블을 사용하여 각 트랜스듀서 케이블을 저잡이 신호 증폭기에 연결합니다. 냉각기의 전원 공급 장치를 켜고 냉각기 스위치를 켜서 섭씨 20~25도 사이의 온도를 설정합니다.

저전압 전원 공급 장치를 켜고 전류 컨트롤을 0.3 암페어로 천천히 켭니다. 전압을 12볼트로 설정하고 전류가 0.1 amp를 초과하지 않는지 확인합니다. 고전압 전원 공급 장치를 켜고 미리 설정된 버튼을 눌러 전류를 하나의 앰프와 전압을 0볼트로 설정합니다.

출력 버튼을 활성화하고 기능 생성기의 전원 공급 장치를 켭타보세요. 리콜 버튼을 누르고 2킬로헤르츠 구성을 선택하여 이 반복 속도로 레이저 펄스를 생성합니다. 아크릴 탱크를 스캐너 내부에 놓고 트랜스듀서의 검출 표면이 완전히 침지 될 때까지 탱크를 물로 채웁니다.

그런 다음 저소음 신호 증폭기의 전원 공급 장치를 켭다. 마취 된 쥐를 작업 벤치에 있는 경향이 있는 위치에 놓습니다. 발가락 핀치에 대한 반응이 부족한 것을 확인한 후 모발 트리머를 사용하여 두피의 털을 제거합니다.

분면 면봉을 사용하여 노출된 피부에서 모피를 완전히 제거하여 4~5분 후에 크림을 제거합니다. 동물의 눈에 연고를 바르고 실험실 잭에 호흡 마스크를 장착한 맞춤형 동물 홀더를 장착합니다. 홀더의 수평 플랫폼에 머리를 놓는 경우 홀더에 쥐를 놓습니다.

수술 용 테이프를 사용하여 동물을 홀더에 고정하십시오. 맥박 산소계를 하나의 뒷다리에 고정하여 생리학적 상태를 모니터링합니다. 면 팁 어플리케이터를 사용하여 두피에 무색 초음파 젤층을 적용하십시오.

그런 다음 랩 잭 위치를 스캐너 의 중심으로 조정합니다. 이미징 평면이 음향 반사판의 중심에 있도록 잭의 높이를 수동으로 조정합니다. 360도 획득 스캔을 위해 데이터 수집 소프트웨어의 파라미터를 설정한 후, 함수 생성기의 출력이 펄스 레이저 다이오드 레이저 방출을 켤 수 있게 한다.

펄스 에너지당 최대120볼트로 가변 고전압 전원 공급 장치의 전압을 천천히 증가시면 됩니다. 데이터 수집 소프트웨어 프로그램을 실행하여 트랜스듀서 8개 모두 4초 스캔 시간을 360도 회전합니다. 기능 생성기의 출력을 비활성화하여 레이저 방출을 끕니다.

데이터 처리 소프트웨어에서 재구성 알고리즘을 사용하여 백 프로젝션 알고리즘을 사용하여 시행 착오로 8개의 트랜스듀서의 스캔 반경을 결정합니다. 데이터 수집 소프트웨어의 매개 변수를 설정하여 0.5초 스캔 시간을 45도 이상 획득합니다. 기능 생성기의 출력을 사용하여 레이저 방출을 켭니다.

데이터 수집 소프트웨어 프로그램을 실행하여 트랜스듀서 8기를 45도 모두 회전하여 초기 제어 데이터를 가져옵니다. 기능 생성기의 출력을 비활성화하여 레이저 방출을 끕니다. 다음으로, 쥐의 꼬리 정맥에 indocyanine 녹색의 0.3 밀리리터를 주입.

기능 생성기의 출력을 사용하여 레이저 방출을 켭니다. 그런 다음 데이터 수집 소프트웨어를 실행하여 45도 회전시 0.5초 스캔 시간 동안 A-라인을 획득합니다. 수집이 끝나면 백 프로젝션 알고리즘을 사용하여 저장된 A-라인에서 단면 뇌 이미지를 재구성합니다.

여기서, 4및 0.5초 스캔 속도로 수집된 98그램 암컷 쥐의 뇌 이미지가 표시됩니다. 두상 부비동과 전달 부비동은 두 이미지 모두에서 명확하게 볼 수 있습니다. 사진은 두피를 제거하기 전과 후에 쥐 뇌의 동일한 영역을 보여줍니다.

광음향 단층 촬영 이미징은 피부와 두개골이 손상되지 않은 것과 동일한 시각화를 비침습적으로 달성할 수 있습니다. 이 플롯에서, 시간이 지남에 따라 860 나노미터 파장에서 내도시아닌 그린에 의한 광학 흡수의 증가 및 감소로 인한 처장 부비동에서의 평균 광음향 신호의 증가를 관찰할 수 있다. 동물의 꼬리 정맥에 ICG 염료를 주입 할 때 항상 주의하십시오.

이 저비용 데스크탑 광음향 단층 촬영 시스템은 0.5초 스캔 속도에서 높은 특수 해상도를 가진 작은 동물 뇌 혈관의 동적 이미징에 사용할 수 있습니다. 이 화상 진찰 시스템의 그밖 응용은 두뇌 종양 화상 진찰, 작은 동물에 있는 다른 기관의 화상 진찰 및 그밖 치료 응용을 포함합니다.